【第2编辑室】无人机的摄像头不够稳定?工程师从天鹅的脖子寻找灵感

天鹅,甚至是大肥鹅都是航空工程师们嫉妒的对象,因为它们能在空中展示杂技般的技巧:不管怎么扭动身体,扇动翅膀,它们的头都能保持异常的稳定。

最近,斯坦福大学的工程师就盯上了天鹅,他们用高速摄像机和计算机模型还原了天鹅飞翔的姿态,天鹅用复杂的颈部来保持头部稳定。研究成果被发表在Journal of the Royal Society Interface上,这项成果可以应用在摄像机悬浮系统上,将使无人机拍出更加稳定的画面。

所有的鸟类都有一副“内建”的视觉稳定系统,来弥补飞行时翅膀上下扇动带来的身体运动,科学家已经研究过鸟类在静止和走动时颈部的形态,但是研究飞行中的鸟的体态还是第一次。

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有人把摄像机绑在鸡的头上,拍下了非常稳定的画面

斯坦福大学机械工程学的助理教授David Lentink和他的同事设计了一套方法,用高速摄像机拍下了天鹅飞过湖面的形态,并用计算机模型大致还原了天鹅的颈部保持头部平衡的形态。

飞行中的天鹅,身体在上下摆动(蓝色圆点),但头部能始终保持稳定(红色圆点)

他们发现天鹅的颈部和汽车的减震很像,颈部的脊椎和肌肉能表现出合适的硬度和韧性,来保证飞行中头部的稳定,即使在阵风中也能如此。

David Lentink做了一个简易的机械装置,来模拟天鹅的体态:

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目前来看,可能还有很长一段时间,你才能买到这样的产品,但如果有一天,无人机在高速飞行和大风中也能拍下稳定的画面,你一定要感谢天鹅。

鸟对人类的启发

除了无人机,鸟类还在很多领域对人产生了启发。

扑翼飞行器

也叫扑翼机,就是像鸟一样上下扑动翅膀而升空飞行的航空器,扑翼机和它模仿的对象——鸟一样,以机翼同时产生升力和推进力。有人在TED演讲上展示过扑翼机,非常震撼:

虚拟现实的未来——让你体验鸟飞翔时的感觉

虚拟现实被认为是“下一个风口”,但内容的匮乏是虚拟现实的巨大瓶颈。好奇心日报介绍了一款叫Birdly的另类设备,给虚拟现实在内容上的拓展指引了一个新方向。使用者除了要戴上Oculus头盔,还要趴在在飞行板上,手和胳膊连接着板材的传感器,充当鸟的翅膀,然后,你就能体会当鸟的感觉了。

看到飞行板前面的风扇了吗?对,Birdly还能让你体验飞行时风从耳边呼啸而过的感觉。报道还介绍,Birdly甚至加入了味道的体验,在虚拟现实所处的森林、油田,参与者也能闻到森林的芬芳和石油的味道。

让鸡体验虚拟现实

也有反着来的,美国爱荷华州立大学助理教授奥斯丁·斯图尔特决定把Oculus放在鸡的脑袋上,让鸡体验下一代技术。

为什么要这么做?斯图尔特的初衷简单而美好,他想通过虚拟现实,让生活在高密度鸡舍中的鸡相信自己是散养的,头顶有阳光,周围有森林、草地,低头就能吃到林中美食。

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不过就目前的技术和内容来说,小鸡们还要再等等。

一个冷知识:

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经过上亿年的演化,地球上现存鸟类不到10000种,却已经有90000种鸟类灭绝。而从2008年第一款Android手机问世以来,短短7年间,人类生产了20000种不同的Android设备。

鸟是人类的好朋友,有着无与伦比的创造力的我们,也应该保护它们。

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